装置的实时优化控制需要准确而快速的过程模型，本论文以大型低温空分流程为对象，对精馏塔简化模型进行研究。本文研究工作主要包括以下三个方面：1.针对逐板模型维数高、计算速度慢的缺点，对精馏塔进行分段简化处理。用Group Method的特征方程表征两相组分分配，进行自由度分析，合理简化塔段计算，最终建立面向联立方程求解的精馏塔降维模型。从模拟实例可知，随着塔板数的增加，分段模型的变量数比严格模型明显减少，收敛时间降低，但组成浓度的准确度下降。2.为改善塔段模型的计算精度，首先提出了根据高纯度精馏塔强非线性塔内吸收因子分布特征分段的原则。对高纯度精馏塔-粗氩塔的回收率进行研究，分析分段个数以及分段位置对模拟精度和计算速度的影响，结果证明三段模型与严格模型吻合较好。其次，提出线性化处理回收率计算的方法，三段线性降维模型对以空分粗氩塔为代表的高纯度精馏塔更加适用。3.采用修正后的降维模型，对强耦合的空分流程中的下塔C1、上塔C2进行建模及求解。将空分流程中的核心三塔联立降维建模求解，大大简化了空分复杂流程。该降维模型能够在一定程度上描述精馏塔的特性，为工业生产上的优化与控制提供了可靠的简化模型。